專利名稱：豎排式雙組合熱管太陽能溫差發(fā)電集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能溫差發(fā)電集熱器，具體涉及一種豎排式雙組合熱管太 陽能溫差發(fā)電集熱器。
背景技術(shù)：
太陽能光熱利用、光電利用已受到人們的高度重視，近幾年得到了高速發(fā)展，因異 徑真空管及密排技術(shù)已經(jīng)成熟，太陽能光熱利用的效率已有重大突破，其效率已高達(dá)73% 左右，但熱能的用途客觀上有很大局限性，不具有電能使用的廣泛性及靈活性；因受到技術(shù) 發(fā)展水平等因素的制約，太陽能光電利用的效率僅僅12%左右，使得發(fā)電成本居高不下，推 廣困難。將太陽能的光熱利用和光電利用綜合為一體的系統(tǒng)已有問世，但均存在采用等徑 真空管效率低、通過溫差發(fā)電模塊后的熱量傳遞采用普通的散熱器機構(gòu)不便與水箱密切配 合導(dǎo)熱阻力大等問題。綜合、高效、科學(xué)合理的太陽能利用系統(tǒng)已成為一項重大的研究課 題。補充的本領(lǐng)域公知常識半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊是根據(jù)塞貝克效應(yīng)制成的，即把 兩種半導(dǎo)體的接合端置于高溫，處于低溫環(huán)境的另一端就可得到電動勢E:E = As$T = As(T2-Tl)。式中As為塞貝克系數(shù)，其單位為V K或LV K.塞貝克系數(shù)AS是由材料本身 的電子能帶結(jié)構(gòu)決定的。半導(dǎo)體溫度發(fā)電模塊，是一種利用溫差直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能的 全固態(tài)能量轉(zhuǎn)化發(fā)電裝置，它無需化學(xué)反應(yīng)且無機械移動部分，因而具有無噪音，無污染， 無磨損，重量輕，使用壽命長等種種優(yōu)點。補充的現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊外形尺寸有多種，常用的為 40mmX40mmX4mm，共有127對PN結(jié)，具有一定的耐高溫特性(熱端穩(wěn)定工作溫度可達(dá) 180°C，最高短時沖擊溫度220°C )，熱電轉(zhuǎn)化效率為11. 7%。該扁平半導(dǎo)體器件帶正負(fù)引出 線的直流，其兩平面分別為冷端平面和熱端平面，若兩面溫差能達(dá)到攝氏60度，則發(fā)電電 壓可達(dá)到3. 5V，短路電流可達(dá)到3-5A。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種內(nèi)聯(lián)水箱雙翼集熱器，該集熱器集太 陽能溫差發(fā)電與生產(chǎn)熱水于一體，在提供熱水的同時提供一定的電能，克服以往熱水器結(jié) 構(gòu)不合理、實用性差、發(fā)電效率低、應(yīng)用單一的問題。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，該集熱器包括防 護外箱、內(nèi)聯(lián)水箱、若干異徑或等徑玻璃真空管和支架，內(nèi)聯(lián)水箱置于防護外箱內(nèi)腔，內(nèi)聯(lián) 水箱與防護外箱間填充有保溫層，防護外箱以及若干異徑或等徑玻璃真空管固定于支架 上，玻璃真空管封閉端置于支架尾部，防護外箱底部設(shè)有通孔，各玻璃真空管開口端插入通 孔處，在對應(yīng)防護外箱通孔處的內(nèi)聯(lián)水箱外壁安裝有若干發(fā)電模塊總成，每個發(fā)電模塊總 成包括內(nèi)部開有孔洞的金屬集熱體及其熱管、扁平發(fā)電模塊、金屬散熱體及其熱管、若干壓 緊螺栓，所述金屬集熱體內(nèi)部開設(shè)有與其熱管端部形狀相匹配的孔洞，該熱管內(nèi)放有熱轉(zhuǎn)
3化介質(zhì)，熱管一端插入金屬集熱體內(nèi)的孔洞，另一端伸入玻璃真空管內(nèi)；所述金屬散熱體內(nèi) 部也開設(shè)有與其熱管端部形狀相匹配的孔洞，該熱管內(nèi)放有熱轉(zhuǎn)化介質(zhì)，該熱管一端插入 金屬散熱體內(nèi)的孔洞，另一端浸入內(nèi)聯(lián)水箱水體內(nèi)；發(fā)電模塊置于集熱體與散熱體之間，所 述發(fā)電模塊是一個扁平帶正負(fù)引出線的直流半導(dǎo)體器件，其兩平面分別為冷端平面和熱端 平面，所述發(fā)電模塊的熱端平面緊貼所述金屬集熱體的基部平面，所述金屬散熱體基部平 面緊貼所述發(fā)電模塊的冷端平面；金屬集熱體基部、金屬散熱體基部四周分別開孔，并通過 若干壓緊螺栓將金屬集熱體、發(fā)電模塊、金屬散熱體固定；所述防護套設(shè)于發(fā)電總成與玻璃 真空管之間，防止發(fā)電總成與玻璃真空管開口處剛性接觸并防止管內(nèi)熱量外逸。所述保溫填充物為聚氨酯發(fā)泡。本實用新型是將半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)與太陽能熱水器合理巧妙地相結(jié)合，在提供 10%的左右的光-熱-電轉(zhuǎn)換效率的同時還提供高達(dá)63%左右的光-熱轉(zhuǎn)換效率，其綜合 光利用率達(dá)73%左右，具國際領(lǐng)先水平。

圖1為實施例豎排式雙組合熱管集熱器結(jié)構(gòu)示意圖圖2為圖1徑向的剖視圖圖3為圖2的局部放大示意圖圖4為實施例中集熱體51及其熱管結(jié)構(gòu)示意圖，組合熱管為金屬集熱體與熱管的 組合，其中圖4a為由金屬集熱體與兩個異徑拼接管的組合熱管；圖4b為金屬集熱體與同徑 熱管組成的組合熱管。圖5為實施例中散熱器52及其熱管結(jié)構(gòu)示意圖，組合熱管為金屬集熱體與熱管的 組合，其中圖5a為由金屬集熱體與兩個異徑拼接的的組合熱管，圖5b為金屬集熱體與同徑 熱管組成的組合熱管。標(biāo)記說明1-支架，11支架尾托，2-防護外箱，22-保溫層，3_玻璃真空管，4_內(nèi)聯(lián) 水箱，5-發(fā)電模塊總成，51-金屬集熱體，511-翅片，512-同徑熱管或者由兩個異徑拼接的 組合熱管，52-金屬散熱體，53-發(fā)電模塊，543-壓緊螺栓，564-主水管，57-密封圈
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本實用新型技術(shù)方 案不限于下述優(yōu)選實施例，在技術(shù)方案內(nèi)所作的任何改動或變異均應(yīng)屬于本實用新型保護 范圍。如圖1至圖3所示，該包括防護外箱2、內(nèi)聯(lián)水箱4、若干異徑或等徑玻璃真空管3 和支架1，內(nèi)聯(lián)水箱4置于防護外箱2內(nèi)腔，內(nèi)聯(lián)水箱4與防護外箱2間填充有保溫層22， 防護外箱以及若干異徑或等徑玻璃真空管固定于支架1上，玻璃真空管封閉端置于支架尾 部11，防護外箱底部設(shè)有通孔，各玻璃真空管開口端插入通孔處，在對應(yīng)防護外箱通孔處的 內(nèi)聯(lián)水箱外壁安裝有若干發(fā)電模塊總成5，發(fā)電模塊總成5包括內(nèi)部開有孔洞的金屬集熱 體51及其熱管512、扁平發(fā)電模塊53、金屬散熱體52及其熱管512、若干壓緊螺栓543，所述 金屬集熱體內(nèi)開設(shè)有與熱管端部形狀相匹配的孔洞，其熱管512內(nèi)放有熱轉(zhuǎn)化介質(zhì)，熱管 一端插入金屬集熱體51錐形部內(nèi)的孔洞，另一端伸入玻璃真空管3內(nèi)；所述金屬散熱體內(nèi)也開設(shè)有與其熱管512端部形狀相匹配的孔洞，其熱管512內(nèi)也放有熱轉(zhuǎn)化介質(zhì)，該熱管一 端插入金屬三熱體內(nèi)的孔洞，另一端浸入內(nèi)聯(lián)水箱4水體內(nèi)。發(fā)電模塊53置于集熱體51 與散熱體52之間，所述發(fā)電模塊是一個扁平帶正負(fù)引出線的直流半導(dǎo)體器件，其兩平面分 別為冷端平面和熱端平面，所述發(fā)電模塊的熱端平面緊貼所述金屬集熱體51的基部平面， 所述金屬散熱體52基部平面緊貼所述發(fā)電模塊的冷端平面；金屬集熱體基部、金屬散熱體 基部四周分別開孔，并通過若干壓緊螺栓將金屬集熱體51、發(fā)電模塊53、金屬散熱體52固 定；所述防護套55設(shè)于發(fā)電總成5與玻璃真空管3之間，防止發(fā)電總成與玻璃真空管開口 處剛性接觸并防止管內(nèi)熱量外逸。內(nèi)聯(lián)水箱4為金屬鐵皮制成的封閉箱體，兩端與主水管564連接。內(nèi)聯(lián)水箱其其材 質(zhì)優(yōu)選不銹鋼、鋁合金、鋼鐵、銅，其截面形狀不局限于如圖2所示的矩形，也可以圓筒形， 任何形狀可儲水的容器。金屬外箱作為防護箱2，用于加固內(nèi)聯(lián)水箱4，同時在防護外箱與內(nèi)聯(lián)水箱之間填 充優(yōu)良的保溫材料，加強對內(nèi)聯(lián)水箱的保溫作用。所述保溫材料作為保溫層選擇聚氨酯發(fā)泡形成或其它優(yōu)質(zhì)保溫材料。散熱體52安裝于內(nèi)聯(lián)水箱4上，兩者通過密封圈57密閉。所述發(fā)電模塊53還可以由多層發(fā)電模塊組成，相互間采用串聯(lián)或者并聯(lián)或復(fù)合 連接方式以適應(yīng)實際工程需要(對電流、電壓、功率場合有相關(guān)限定的)。在真空玻璃管3內(nèi)還可設(shè)有翅片511，該翅片沿軸向設(shè)于玻璃真空管內(nèi)并與金屬 集熱體51緊密接觸，翅片結(jié)構(gòu)不限，用以增加吸熱面積，增強熱導(dǎo)效率。所述金屬集熱體51及其熱管512，同徑熱管或者由兩個異徑拼接的熱管，如圖4。 所述金屬散熱體51及其熱管512，同徑熱管或者由兩個異徑拼接的熱管，如圖5。熱管是由 紫銅制成的管狀體，管內(nèi)的熱轉(zhuǎn)化介質(zhì)吸熱后發(fā)生相變，例如水、酒精等以及混合物，沸點 25-30度左右。也可以選擇臘、油或者其他材料的混合物。在內(nèi)聯(lián)水箱4外壁上設(shè)置若干溫差發(fā)電總成5，溫差電總成主要由熱管512、半導(dǎo) 體發(fā)電模塊53、金屬散熱體52構(gòu)成，玻璃真空管固定太陽熱能形成“高溫環(huán)境”，熱管吸收 熱量(翅片511增強吸熱效率)并通過金屬集熱體傳遞至發(fā)電模塊熱端面，散熱體安裝于 內(nèi)聯(lián)水箱內(nèi)并與水充分接觸處于相對“低溫環(huán)境”，從而保持發(fā)電模塊兩側(cè)絕對的溫差條 件，發(fā)電模塊兩個引出線持續(xù)輸出直流電，內(nèi)聯(lián)水箱接受熱量后水溫升高，內(nèi)聯(lián)水箱兩端 與主水管543連接輸出熱水供日常生活或工業(yè)用。本實用新型是將半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)與 太陽能熱水器合理巧妙地相結(jié)合，在提供10%的左右的光-熱-電轉(zhuǎn)換效率的同時還提供 高達(dá)63%左右的光-熱轉(zhuǎn)換效率，其綜合光利用率達(dá)73%左右，具國際領(lǐng)先水平。
權(quán)利要求1.一種豎排式雙組合熱管太陽能溫差發(fā)電集熱器，其特征在于，包括防護外箱、內(nèi)聯(lián) 水箱、若干異徑或等徑玻璃真空管和支架，內(nèi)聯(lián)水箱置于防護外箱內(nèi)腔，內(nèi)聯(lián)水箱與防護外 箱間填充有保溫層，防護外箱以及若干異徑或等徑玻璃真空管固定于支架上，玻璃真空管 封閉端置于支架尾部，防護外箱底部設(shè)有通孔，各玻璃真空管開口端插入通孔處，在對應(yīng)防 護外箱通孔處的內(nèi)聯(lián)水箱外壁安裝有若干發(fā)電模塊總成，每個發(fā)電模塊總成包括內(nèi)部開有 孔洞的金屬集熱體及其熱管、扁平發(fā)電模塊、金屬散熱體及其熱管、若干壓緊螺栓，所述金 屬集熱體內(nèi)部開設(shè)有與其熱管端部形狀相匹配的孔洞，該熱管內(nèi)放有熱轉(zhuǎn)化介質(zhì)，熱管一 端插入金屬集熱體內(nèi)的孔洞，另一端伸入玻璃真空管內(nèi)；所述金屬散熱體內(nèi)部也開設(shè)有與 其熱管端部形狀相匹配的孔洞，該熱管內(nèi)放有熱轉(zhuǎn)化介質(zhì)，該熱管一端插入金屬散熱體內(nèi) 的孔洞，另一端浸入內(nèi)聯(lián)水箱水體內(nèi)；發(fā)電模塊置于集熱體與散熱體之間，所述發(fā)電模塊是 一個扁平帶正負(fù)引出線的直流半導(dǎo)體器件，其兩平面分別為冷端平面和熱端平面，所述發(fā) 電模塊的熱端平面緊貼所述金屬集熱體的基部平面，所述金屬散熱體基部平面緊貼所述發(fā) 電模塊的冷端平面；金屬集熱體基部、金屬散熱體基部四周分別開孔，并通過若干壓緊螺栓 將金屬集熱體、發(fā)電模塊、金屬散熱體三者固定；所述防護套設(shè)于發(fā)電總成與玻璃真空管之 間。
2.如權(quán)利要求1所述的豎排式雙組合熱管太陽能溫差發(fā)電集熱器，其特征在于，所述 保溫填充物為聚氨酯發(fā)泡。
3.如權(quán)利要求1所述豎排式雙組合熱管太陽能溫差發(fā)電集熱器，其特征在于，在真空 玻璃管內(nèi)還設(shè)有翅片，該翅片沿軸向設(shè)于玻璃真空管內(nèi)并與金屬集熱體緊密接觸。
4.如權(quán)利要求1所述豎排式雙組合熱管太陽能溫差發(fā)電集熱器，其特征在于，所述熱 管為兩個異徑管拼接的熱管或同徑熱管。
5.如權(quán)利要求4所述豎排式雙組合熱管太陽能溫差發(fā)電集熱器，其特征在于，所述熱 轉(zhuǎn)化介質(zhì)為水、酒精或其混合物。
6.如權(quán)利要求1至5任一所述豎排式雙組合熱管太陽能溫差發(fā)電集熱器，其特征在于， 所述發(fā)電模塊由一層至多層發(fā)電模塊組成，相互間采用串聯(lián)或者并聯(lián)或復(fù)合的連接方式。
專利摘要本實用新型公開了一種豎排式雙組合熱管太陽能溫差發(fā)電集熱器，包括防護外箱、內(nèi)聯(lián)水箱、支架、外箱和內(nèi)聯(lián)水箱底部連接有若干玻璃真空管，內(nèi)聯(lián)水箱與防護外箱之間填充有優(yōu)良的保溫材料，防護外箱以及玻璃真空管固定于支架上，在內(nèi)聯(lián)水箱壁上安裝有若干發(fā)電模塊總成，包括兩個熱管、兩個錐形金屬集熱體、扁平發(fā)電模塊、防護套、若干壓緊螺栓；所述熱管一端插入錐形集熱體內(nèi)，另一端伸入玻璃真空管或者內(nèi)聯(lián)水箱水體內(nèi)，熱管內(nèi)放有熱轉(zhuǎn)化介質(zhì)等。本集熱器集太陽能溫差發(fā)電與生產(chǎn)熱水于一體，在提供熱水的同時提供電能，克服以往熱水器結(jié)構(gòu)不合理、實用性差、發(fā)電效率低、應(yīng)用單一的問題。
文檔編號F24J2/30GK201789449SQ201020217860
公開日2011年4月6日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者李佳雪, 李春信, 汪志剛, 賈傳杰 申請人:李佳雪